CN103403504B - 用于测量液体的液位的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助超声波测量储箱（2）中的液体的液位的设备（1）。该设备（1）包括壳体（3），在壳体中设有压电的盘片（4），该盘片与印制电路板（5）和蓄能器（6）处于连接之中。在壳体（3）中布置有显示单元（8）。压电的盘片（4）在其朝向储箱（2）的一侧上配设有由弹性的材料构成的层（11）。

Description

用于测量液体的液位的设备

技术领域

本发明涉及一种用于借助超声波测量在储箱中的液体的液位的设备，其包括壳体，壳体中设有压电的盘片，压电的盘片与印制电路板和蓄能器处于连接之中，以及在壳体中布置有显示单元。

背景技术

用于测量液体的液位的设备以丰富多样的方式被公开。已有各种液位测量方法。有借助浮标的机械的液位测量，借助求出导电能力的测量、电容测量、光学测量等。在此处着眼的液位测量类型涉及借助超声波的液位测量。在此，由传感器发出的超声波脉冲被反射。经反射的信号被传感器检测。从信号的测得的运行时间得出各介质的液位。

在公知的用于借助超声波测量液体的液位的设备中，通常将设备牢牢地安装在相应储箱上。安装点通常设置在储箱的上侧上。超声波信号从那里被送往处在储箱中的液体以及从信号的反射求出液位。此外还可以将设备设置在储箱的底侧上。在这种情况下人们利用了相同的测量原理。在公知的设备中，缺陷是由于设备的安装带来了额外的耗费。此外，没有移动地使用仪器的可能性。这一点在填充量很小的储箱中被证实尤为不利，填充量通常不是由使用者填满，而是必须完全被交换。属于此的例如有在用于露营目的的玻璃瓶上的液位测量。由于高额费用，在这种玻璃瓶上牢牢地安装设备并不可取。

发明内容

在此，本发明要提供弥补。本发明所要解决的技术问题是，创造一种用于借助超声波测量在储箱中的液体的液位的设备，在该设备中，不需要在相应储箱上的固定安装以及实现了一种移动式使用且此外也被简单地构造。按照本发明，该技术问题由此解决，即，在压电的盘片的在其朝向储箱的一侧上设有由弹性材料构成的层。

用本发明创造了一种用于借助超声波测量在储箱中的液体的液位的设备，其不需要在相应储箱上的固定安装。这一点由此引起，即，由弹性材料构成的层的布置实现了在相应储箱上的气密的布置，因而实现了一种可靠的超声波测量，这通常在公知的超声波测量仪中用很高的技术耗费在持久安装到相应储箱时才能实现。按本发明的设备反之则实现了一种移动的操纵。因此相应储箱的使用者获得了这样的可能性，即，仅在需要时才将设备固定到各储箱上以及求出液位。尤其在用于露营领域的玻璃瓶中，这一点迄今为止都通过对玻璃瓶称重或玻璃瓶的抬起或摇晃实现。按本发明的设备在此提供了一种可靠且简单的液位测量的可行方案。

显示单元优选由LED发光体形成。LED发光体的使用一方面适合创造一种可靠的显示，另一方面，LED发光体具有很小的能量需求，因而提高了设备的工作持续时间。

壳体优选包括两个部分，它们能够克服弹簧的力嵌套伸缩式地相对彼此移动。壳体的两件式的形状和其可以嵌套伸缩式地相对彼此移动的布置还导致了简单的可操作性以及紧凑的构造方式。

在本发明的扩展设计中，至少一个壳体部分由透明的材料制成。显示单元有利地内置式地布置在壳体中。在这种设计方案中，可以取消设置壳体中用于让显示单元被看到的附加的视窗或开口。更确切地说，显示单元的信号可以通过透明的壳体部分被看到。

在本发明的另一种扩展设计中，在壳体中在印制电路板上布置着两个磁体。磁体施加保持力到储箱上，因而设备可以被持久地安装在储箱上，而不必为此设额外的保持装置。同时磁体的保持力还能使橡胶层牢牢地被压到储箱上，由此确保了所需的声波耦合。

附图说明

本发明的其它扩展设计和设计方案在从属权利要求中说明。本发明的一个实施例在附图中示出并且接下来加以详细地说明。附图中：

图1在剖面图中示意性示出了在一个止动在储箱上的位置中的借助超声波测量在储箱中的液体的液位的设备；

图2以其它一种实施形式在剖面图中示意性示出了在一个止动在储箱上的位置中的借助超声波测量在储箱中的液体的液位的设备；

图3以另一种实施形式在剖面图中示意性示出了在一个止动在储箱上的位置中的借助超声波测量在储箱中的液体的液位的设备。

具体实施方式

选为实施例的用于测量在储箱2中的液体的液位的设备1以超声波测量原理为基础。设备1包括塑料制的壳体3，壳体中设置有压电的盘片4。盘片4由陶瓷制成。

壳体在按图1和2的实施例中包括两个部分31、32，它们可以克服弹簧12的力嵌套伸缩式地相对彼此移动，其中，壳体部分31在壳体部分32中导引。壳体部分31由透明的材料制成。在该实施例的变型中也可以用透明的材料制造两个壳体部分31和32。

在按图1的实施例中，壳体部分32在其背对壳体部分31的端部上可以用能拧紧的盖33封闭。壳体部分32在这种情况下具有一个长孔34，径向突出地装在壳体部分31上的销35在该长孔内导引。壳体部分31在壳体部分32内的移动路径受到长孔34的长度的限制。同时，通过将销35在施加压力时移到壳体部分32下方，使销35还用于解锁壳体部分31和32。壳体部分32然后可以从壳体部分31中抽出。在按图2的实施例中，壳体部分32在其背对壳体部分31的端部上被设计成封闭的。

在壳体部分32上在侧向设有一个夹紧装置36，其在轴向沿壳体3延伸。在背对壳体部分32的、处在壳体部分32外的自由端部上布置着压电的盘片4。压电的盘片具有与壳体部分31的自由端部的直径对应的直径。

盘片4与印制电路板5相连。在印制电路板5上设有一个评估单元。此外，在印制电路板上还布置有一个显示单元8，其在实施例中由LED发光体形成。同样可以布置多个LED发光体。盘片4此外还与蓄能器6接触，蓄能器在实施例中是一种电池。蓄能器6在按图1的实施例中布置成与能拧紧的盖33相邻，因而在需要时能方便地更换蓄能器6。反之，在按图2的实施例中，蓄能器6则布置在印制电路板5上，其中，蓄能器由三个电池形成。为了更换蓄能器6，在这种情况下在壳体中设置一个未示出的活门。壳体部分32在这种情况下在其背对壳体部分31的端部上构造成封闭的。

在其朝向储箱2的一侧上，盘片4配设有弹性材料构成的层11。层11优选是一种橡胶层。层也可以由热塑性弹性体构成。层11在设备1放置到储箱2上时排除了空气杂质，因而能无误差地操纵设备1。由此确保了在超声波测量探针中所需的干燥式耦合。层11可以在实施例的变型中也构造成钵状，因而它部分包围壳体部分31的背对壳体部分32的端部。

壳体部分31通过印制电路板5在其一个端部上支靠在弹簧12上。在按图1的实施例中，弹簧12在壳体部分32中贴靠在蓄能器6上。反之，在按图2的实施例中，弹簧12则贴靠在壳体部分32的封闭的底部上（图2）。弹簧12在此具有合适的设计。同时印制电路板5具有腹板状的延长段51。

在按图3的实施例中，壳体3构造成一体式的并且可以用未示出的活门封闭。盘片4也与印制电路板5处于连接之中。印制电路板5基本上延伸经过壳体3的整个长度。在印制电路板5上设有评估单元。此外，在印制电路板5上布置有蓄能器6，蓄能器同样是一种电池。蓄能器6也与盘片4接触。此外，设备按照图3在印制电路板5上具有操纵器件7，操纵器件在该实施例中是一种按钮。同样可以使用其它的操纵器件。此外，在印制电路板上布置有显示单元8，其同样由LED发光体形成。也可以布置多个LED发光体。

压电的盘片4布置在金属板10上。设备的发射和接收面积借助金属板10相对压电的盘片4的大小明显变大，因而发射和接收面积同样变大。在其背对盘片4的以及因而朝向储箱2的一侧上，金属板10配设有弹性材料制的层11。橡胶层11在设备1放置到储箱2上时排除了空气杂质，因而能够无误差地操纵设备1。由此确保了在超声波测量探针中所需的声波耦合。

金属板10借助若干弹簧12与印制电路板5连接。这些弹簧12造成了在金属板10和印制电路板5之间的一种可靠的连接，因而持久地确保了发射和接收质量。

在壳体3中印制电路板5上，两个磁体13与弹簧12相邻地布置。磁体13用于将设备1固定到储箱2上。用磁体13创造了将设备1持久地布置在储箱2上的可能性。

在利用按本发明的设备1来测量液体的液位时，设备1被贴靠在储箱2的壁21上，如在附图中所示的那样。设备1在这个位置中用其层11大面积地与储箱2的壁21接触。由附图可知，在层11和壁21之间没有任何空气杂质。由此存在用于按本发明的设备1的超声波测量所需的干燥式声波耦合。这实现了超声波信号的可靠的发射和接收。

按图1和2的实施例，在设备1套装到储箱2的壁21上后，使用者沿壁21的方向向设备施加一个力。在这个力的影响下，壳体部分32克服弹簧12的力朝着壁21的方向运动，因而壳体部分31进一步移入壳体部分32。插入深度或移动路径在按图1的实施例中被壳体部分32内的长孔34的长度限定；在按图2的实施例中则被腹板51到弹簧12内的插入深度限定。在达到其最大插入深度后，设备1开始工作，因为在这种状态下，处在设备中的电路是封闭的。在按图2的实施例中，这一点由此实现，即，腹板51与弹簧12接触。通过封闭的电路，由压电的盘片4发出声波脉冲。声波脉冲经由金属板10通过层11以及壁21进入储箱2。反之，按图1和2的实施例，在设备1套装到储箱2的壁21上之后，磁体13创造了一种在储箱2上的可靠的布置。通过磁力将层11牢牢地压到储箱2的壁21上。

倘若各设备1放置在储箱2的一个其内没有液体的区域中，那么声波直接被这个区域反射。发出的声波脉冲因此在最短的运行时间之后又被设备的接收器接收。这一点通过印制电路板5用其评估单元在显示单元8中通过信号显示。在实施例中，这一点以设置的LED的红色的发光信号形式示出。反之，若设备1放置在一个其内有液体的区域中，亦即在实施例中处在液体的用附图标记22标注的液位之下，那么由设备1发出的超声波信号通过液体传输。声波脉冲然后被储箱2的与设备1对置的壁反射以及通过液体再次回送，直至它们被设备1接收。发送的信号截止到此再次被设备接收的运行时间，因此明显要大于上述情形。接收的信号被进一步传递给处在印制电路板上的评估单元，评估单元识别到了更大的运行时间。评估单元控制显示单元8，以便触发在实施例中通过发绿光的LED显示的相应的信号。

用按本发明的设备可以以简单的方式也显示小型储箱的液体的液位。由此实现液位的精确确定，即，将设备1套装到储箱2的壁21上，以及在施加到设备1上的力下和接通操纵装置7下，设备1沿壁21向上或向下运动。在达到液位时，显示单元切换信号，因而使用者可以识别，液位处在何种高度上。基于简单性和节省空间的构造方式，该设备可以移动地使用，因而设备例如能够在口袋中运输以及因而可以尤其在露营使用时经常随身携带。通过夹紧装置36，在图1和2的实施例中还创造了这样的可能性，即，将设备1类似书写工具那样安装到衣服的口袋中。因而降低了丢失的风险。

Claims (8)

1.用于借助超声波测量储箱（2）中的液体的液位的设备（1），包括壳体（3），在壳体中设有压电的盘片（4），该盘片与印制电路板（5）和蓄能器（6）处于连接之中，并且在壳体中布置有显示单元（8），其中，压电的盘片（4）在其朝向储箱（2）的一侧上设有由弹性的材料构成的层（11），其特征在于，壳体（3）包括两个部分（31、32），这两个部分能够克服弹簧（12）的力嵌套伸缩式地相对移动。

2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，弹性的材料是橡胶。

3.按权利要求1所述的设备，其特征在于，弹性的材料是热塑性弹性体。

4.按前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，显示单元（8）由至少一个LED发光体形成。

5.按权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个壳体部分（31、32）由透明的材料制成。

6.按权利要求5所述的设备，其特征在于，显示单元（8）内置式地布置在壳体部分（31）中。

7.按权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，压电的盘片（4）被布置在金属板（10）上。

8.按权利要求7所述的设备，其特征在于，通过弹簧（12）实现金属板（10）与印制电路板（5）的电连接。